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TiO2及石墨烯复合电极的制备及性能研究
综述
TiO2作为一种主要应用于光电转换领域的半导体材料，具有广泛的应用前景。但是，为了有效地增加其电极化学性能和光催化性能，对其进行改性和复合是必要的。因此，石墨烯作为现代材料科学的一个重要分支，石墨烯/TiO2复合电极在光电领域已经成为研究的一个热点。
本文将围绕着TiO2和石墨烯的性能介绍及二者复合后在光电催化领域的应用以及制备方式进行阐述。
第一部分：TiO2的性能介绍
TiO2，是一种光电转换材料，主要用于光催化反应、光电催化水分解和染料敏化太阳能电池等领域，具有良好的化学稳定性和光稳定性，还具有低毒性、生物相容性和耐候性等优点。TiO2分为晶相和杂晶相，晶相主要分为金红石型（anatase）、副熔石型（rutile）和锐钛矿型（brookite）等几种，其中anatase型TiO2因其宽的带隙和较高的光电转换效率而成为研究比较活跃的一种材料。
基于TiO2的电极化学性能需求，常见的改性方法为：金属离子掺杂和复合材料。其中金属离子的掺杂有利于提高TiO2光催化性能、光稳定性和选择性等，并能缓解光化学毒性，同时，与其他半导体材料进行复合，可以将材料在光电转换上的性能进行有效提升。
第二部分：石墨烯的性能介绍
石墨烯由于其优异的电学、热学、机械和光学性质，成为当代材料科学领域的焦点之一。石墨烯具有超高的比表面积，高的电导率和抗氧化性，另外，石墨烯还能够提高TiO2的抗氧化性和增强其电荷分离能力等，因此，石墨烯与TiO2复合常被用于改善TiO2在光电催化领域的性能。
第三部分：TiO2与石墨烯的复合
TiO2与石墨烯的组成之间有着牢固的化学键，因而可以充分发挥两种材料的优势，有助于增强光催化活性、光稳定性以及电化学表现等应用，从而提高其在能源转换中的应用性能。
常见的制备方式有：物理混合法、溶剂热法、水热法、原位溶液还原法等。其中，物理混合法最为常规，但混合效果不太理想，而水热法和原位溶液还原法制备的石墨烯/TiO2复合材料的结构更为稳定和优化，能够在光催化反应和电催化反应中展现出强大的催化效果。
结论
石墨烯/TiO2复合电极在光电催化领域的应用具有广阔的前景，通过优化石墨烯与TiO2的配比、制备条件和催化环境等，可以有效提升电化学性能、光催化性能、稳定性和寿命等方面的指标。这将为太阳能光电转换、光催化分解和污染治理等领域的研究提供有力支持。